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FACULTAD DE FARMACIA UNIVERSIDAD COMPLUTENSE TRABAJO FIN DE GRADO “NANOMEDICINAS PARA EL CÁNCER DE MAMA” Autor: Juana Arroyo García de Mateos D.N.I.:70589497-J Tutor: Ana Isabel Torres Suárez Convocatoria: Junio

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FACULTAD DE FARMACIA

UNIVERSIDAD COMPLUTENSE

TRABAJO FIN DE GRADO

“NANOMEDICINAS PARA EL CÁNCER DE

MAMA”

Autor: Juana Arroyo García de Mateos

D.N.I.:70589497-J

Tutor: Ana Isabel Torres Suárez

Convocatoria: Junio

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ÍNDICE

Resumen 1

1. Introducción 1

1.1. Epidemiología del cáncer de mama 2

1.2. Estadiaje del cáncer de mama 3

1.3. Subtipos moleculares 4

1.4. Tratamiento del cáncer de mama 5

1.5. Quimioterapia 6

2. Objetivos 11

3. Material y Métodos 12

4. Resultados y Discusión 13

4.1. Tipos de nanomedicinas para el tratamiento del cáncer de mama 13

4.1.1. Liposomas 13

4.1.2. Conjugados poliméricos 15

4.1.3. Micelas 15

4.1.4. Nanopartículas 15

4.2. Posibilidades de vectorización en cáncer de mama 16

4.2.1. Vectorización pasiva 16

4.2.2. Vetorización activa 18

4.3. Nanomedicinas desarrollada para el tratamiento del cáncer de mama 23

5. Conclusiones 28

6. Anexos 30

7. Bibliografía 37

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RESUMEN

El cáncer de mama es la neoplasia maligna más frecuente en la mujer, presentando a nivel

mundial la mayor incidencia y mortalidad en las mujeres.

Los fármacos citostáticos contra el cáncer de mama presentan una falta de especificidad

derivada de la extensa biodistribución y de los efectos adversos generados por la acción

inespecífica de éstos en órganos sanos.

Con el objetivo de solucionar estos problemas, la nanotecnología ha desarrollado una serie de

nanomedicinas que consiguen acumular específicamente la cantidad de fármaco administrado

en el lugar de acción, logrando así un aumento significativo de la eficacia clínica, junto con

una minimización de los problemas de solubilidad, farmacocinéticos, reacciones adversas y

resistencias asociadas a los fármacos citostáticos contra el cáncer de mama.

En esta revisión sistemática, se resumen las estrategias para conseguir la orientación

específica de los fármacos antitumorales contra el cáncer de mama, así como los avances más

significativos en el diseño y desarrollo de nanomedicinas en sus diversas presentaciones.

Existe un amplio repertorio de estrategias para el transporte específico de antitumorales,

aunque la mayoría se refieren a experiencias in vitro e in vivo. Aun así, existen también una

gran variedad de nanomedicinas para el tratamiento del cáncer de mama que se encuentran en

estudios de fase clínica avanzados o comercializados, consiguiéndose una mayor tasa de

respuesta, supervivencia, un tiempo más largo hasta la progresión y con un perfil de seguridad

mejorado.

PALABRAS CLAVE: Cáncer de mama, quimioterapia, nanomedicinas, vectorización,

liposomas, nanopartículas, eficacia, seguridad.

1. INTRODUCCIÓN

La Organización Mundial de la Salud define el cáncer como un término genérico que engloba

más de 200 enfermedades caracterizadas por un crecimiento y diseminación incontrolados de

células, pudiendo afectar a cualquier parte del organismo. Es resultado de una serie de

interacciones entre factores genéticos propios del individuo y factores externos llamados

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carcinógenos, que pueden ser de tipo físico, tales como la luz ultravioleta y la radiación

ionizante, químico, como el asbesto y el humo del tabaco o biológico, infecciones causadas

por virus, bacterias o parásitos 1.

A pesar del origen monoclonal, los tumores primarios presentan un grado significativo de

heterogeneidad debido a la inestabilidad genética de las células que los componen. Algunas de

estas células serán capaces de inducir la formación de nuevos vasos sanguíneos

(angiogénesis), abandonar el tumor primario y atravesar la matriz extracelular que las rodea

(invasión), alcanzar el torrente sanguíneo (intravasación), sobrevivir en el mismo y

abandonarlo atravesando las paredes de los capilares localizados en lugares distantes del

organismo (extravasación), invadiendo nuevamente la matriz extracelular y estableciendo en

la nueva localización un tumor secundario (colonización) 2.

1.1. EPIDEMIOLOGÍA DEL CÁNCER DE MAMA

Según los datos aportados por la OMS en su informe anual sobre el cáncer, en 2012 se han

producido 14 millones de nuevos casos y 8,2 millones de muertes relacionadas con el cáncer.

Así pues, se prevé un aumento de la incidencia de aproximadamente un 70 % en los próximos

20 años. A nivel mundial, una de cada siete muertes se debe al cáncer. Existen más muertes

por cáncer que por SIDA, tuberculosis y malaria, siendo el cáncer la segunda causa de muerte

en los países de alto ingreso y la tercera causa de muerte en países de bajo y medio ingreso 1-3.

Uno de los tumores más frecuentes en los países desarrollados y por tanto en España es el

cáncer de mama, por lo que la mejora en su tratamiento tendría una gran repercusión siendo

por ello objetivo de este trabajo.

En 2012 fueron diagnosticados 1,7 millones de casos, que representan el 25% de todos los

nuevos casos de cáncer en las mujeres. Un 53% de estos casos se produjo en los países en vías

de desarrollo, lo que supone un 82% de la población mundial. Se estiman un total de 521 900

muertes por cáncer de mama en las mujeres en 2012. El cáncer de mama es la principal causa

de muerte entre las mujeres en los países en desarrollo y la segunda causa de muerte por cáncer,

después del cáncer de pulmón, entre las mujeres de los países desarrollados 4.

Este cáncer es más frecuente en la mujer, siendo los factores de riesgo más importantes el sexo

femenino y la edad. Las mujeres presentan 100 veces más probabilidades de desarrollar un

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cáncer de mama que los hombres, de manera que una de cada diez mujeres sufrirá un cáncer de

mama a lo largo de su vida, mientras que tan solo 1% de los cánceres de mama se presentan en

varones 5.

Aunque no se conoce bien el origen exacto, son varios los factores de riesgo que se relacionan

con la aparición del cáncer de mama. La mayoría de los casos avanzados se producen en mujeres

de más de 50 años, aumentando el riesgo linealmente con la edad. La edad de la menarquia, la

edad del primer embarazo a término y la edad de la menopausia son las tres etapas en la vida

de la mujer que ejercen un impacto importante en su incidencia y probablemente son las

responsables del 70 -80 % de la variabilidad de su frecuencia en los diferentes países 5. Otros

factores de riesgo son la utilización de anticonceptivos orales, el tratamiento hormonal

sustitutivo, los antecedentes familiares (mutaciones en los genes BRCA1, BRCA2 y p53), la

obesidad, el tratamiento con radioterapia sobre la mama en la infancia, las enfermedades

benignas de la mama, la dieta hipercalórica, el consumo de alcohol y de tabaco 3.

Todos ellos parecen explicar la diferencia en la incidencia del cáncer de mama en los países

desarrollados y los países en desarrollo. La OMS indica que la incidencia de cáncer de mama

es baja (<20/100 000 mujeres) en las regiones sub-Saharianas, China y en el este asiático,

excepto en Japón, localizándose las mayores incidencias (80-90 casos/100 000 mujeres) en

América del Norte, en algunas regiones de América del Sur, en el Norte y Oeste de Europa y

Australia 2. Sin embargo, la mortalidad es relativamente mucho más elevada en los países

pobres debido a una falta de detección temprana y a la dificultad para acceder al tratamiento;

en Europa occidental, la incidencia de cáncer de mama es de unos 90 casos/100 000 mujeres

al año en comparación con los 30/100 000 mujeres de África Oriental. En cambio las tasas de

mortalidad por cáncer de mama en estas dos regiones son similares, 15 casos/100 000

mujeres, apuntando a lo comentado anteriormente 4.

1.2. ESTADIAJE DEL CÁNCER DE MAMA

El pronóstico de las pacientes con cáncer de mama depende del tamaño y extensión del tumor

y de la presencia de metástasis en los ganglios linfáticos regionales o distales. Estas variables

se incluyen en la clasificación TNM desarrollada por la American Joint Committee on Cancer

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(AJCC) y la Internacional Unión Against Cancer (UICC) 6.

Tumor primario

Tx: tumor primario no puede ser evaluado

T0: no hay evidencia de tumor primario

Tis: carcinoma in situ

T1-4: tamaño y/o alcance del tumor primario

Ganglios linfáticos regionales

Nx: ganglios linfáticos regionales no pueden ser evaluados

N0: no hay metástasis ganglionar linfática regional

N1-3: metástasis de los ganglios linfáticos regionales (número y/o extensión)

Metástasis

Mx: metástasis a distancia no puede ser evaluada

M0: no hay metástasis a distancia

M1: metástasis a distancia

Según su histología y estadio, el cáncer de mama puede dividirse en:

Carcinoma in situ o Tis: Intraductal (carcinoma ductal DCIS, neoplasia lobular LCIS)

y enfermedad de Paget. Etapa preinvasiva o estadio 0.

Carcinoma invasivo: ductal, inflamatorio, medular, mucinoso, papilar, tubular,

lobulillar. Etapa inicial (estadios I, IIA y IIB), avanzada (estadio IIB) y localmente

avanzada (IIIA, IIIB, IIIC y IV).

De forma general, los tumores de mama de estadio I son pequeños, localizados y operables.

En el estadio II y III se incluyen tumores invasivos operables, localmente avanzados y/o con

afectación de los ganglios linfáticos regionales y/o afectación de la piel y pared torácica, y en

el estadio IV se encuentran los tumores metastásicos, inoperables en la mayoría de los casos 7.

Una clasificación más detallada de la clasificación de la AJCC puede consultarse en el anexo

A.

1.3. SUBTIPOS MOLECULARES

Se han identificado distintos subtipos moleculares en función de los perfiles de expresión

génica utilizando marcadores biológicos, incluyendo la presencia o ausencia de los receptores

de estrógeno (ER+ / ER-), receptores de progesterona (PR+ / PR-) y receptor 2 del factor de

crecimiento epidérmico (HER2+ / HER2-).

Tabla 1. Estadificación del cáncer según el sistema TNM de la AJCC 6.

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Luminal A. Alrededor del 40% de los cánceres de mama son luminal A, por lo que es

el subtipo de cáncer de mama más común. Estos tumores tienden a ser ER+ y / o PR+

y HER2-, de crecimiento lento y menos agresivos que otros subtipos. Tumores luminal

A se asocian con un pronóstico más favorable a corto plazo, aunque la supervivencia

a largo plazo es similar o incluso menor que otros subtipos.

Luminal B. Aproximadamente el 10-20% de los cánceres de mama son tumores

luminales B. Al igual que el anterior, la mayoría de los tumores luminal B son ER+

y/o PR+, pero se distinguen por la expresión de HER2 y altos niveles de genes de

proliferación.

De tipo basal. Alrededor del 10-20% de los cánceres de mama son de este tipo y la

mayoría de los cánceres de mama basal se les conoce como "triple negativo" porque

son ER-, PR-, y HER2-. Este subtipo es más común en las mujeres afroamericanas, las

mujeres premenopáusicas y las personas con mutaciones BRCA1 (metilación). Tiene

un peor pronóstico a corto plazo porque no existen terapias específicas para estos

tumores.

HER2 enriquecido. Alrededor del 10% de los cánceres de mama se caracterizan por un

exceso de HER2 y por una ausencia de receptores hormonales. Estos cánceres tienden

a crecer y propagarse más agresivamente que otros subtipos y se asocian con un peor

pronóstico a corto plazo en comparación con un cáncer ER+ 8-9.

1.4. TRATAMIENTO DEL CÁNCER DE MAMA

El tratamiento del cáncer de mama, como ocurre en la mayoría de los tumores, es

multidisciplinar, depende de aspectos clínicos y patológicos del tumor, del TNM (tamaño

tumoral, afectación ganglionar y presencia de metástasis), de la presencia de receptores

hormonales, de la positividad para algunos factores biológicos como HER2, comorbilidad,

edad y estado hormonal 10.

El tratamiento convencional del cáncer de mama en estadios iniciales (I y II) consiste en el

tratamiento quirúrgico del tumor primario mediante mastéctomia o cirugía conservadora de la

mama, ambas en combinación con la disección de los ganglios linfáticos axilares o la biopsia

del ganglio centinela 10-11.

El tratamiento del tumor no invasivo varía en función de que se trate de una neoplasia lobular

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(LCIS) o de un carcinoma ductal (DCIS). La mayoría de los LCIS no requieren terapia local

adicional tras la biopsia, aunque se recomiendan exámenes y mamografías regulares. En el

segundo caso, el tratamiento consiste en cirugía conservadora (tumorectomía o

cuadrantectomía) seguida de radioterapia en el tejido mamario remanente o mastectomía

cuando el área con DCIS es demasiado grande o se presentan márgenes positivos tras la

cirugía. Puede considerarse la cirugía conservadora sin radioterapia en mujeres con pequeñas

áreas de DCIS de bajo grado y márgenes quirúrgicos negativos 10-12.

El tratamiento convencional del cáncer de mama inicial, invasivo y operable consiste en el

tratamiento quirúrgico del tumor primario mediante cirugía conservadora o mastectomía

radical modificada, en ambos casos con disección de los ganglios linfáticos axilares o biopsia

del ganglio centinela. El tratamiento adyuvante puede incluir radioterapia, quimioterapia,

terapia hormonal o anticuerpos monoclonales combinada con quimioterapia 10-11-12.

En el caso de tumores inoperables o inflamatorios, el tratamiento estándar es la quimioterapia

neoadyuvante ya que permite reducir el estadio del tumor permitiendo su resección. Además,

representa una buena alternativa en el tratamiento de tumores operables de gran tamaño ya

que los reduce permitiendo la realización posterior de cirugía conservadora 13. Para los casos

que responden a la quimioterapia, la terapia local puede ser la mastectomía total con disección

de ganglios linfáticos y radioterapia dirigida a la pared torácica y a los ganglios linfáticos

regionales 10.

El tratamiento del cáncer recidivante o metastásico es la terapia sistémica, que dependiendo

de diversos factores puede consistir en terapia hormonal, quimioterapia, terapias dirigidas o

combinación de éstas. La cirugía puede estar indicada en pacientes seleccionadas y la

radioterapia se utiliza como parte integrante del tratamiento paliativo o tras la cirugía, para

descomprimir metástasis intracraneales o de la médula espinal 10-11.

1.5. QUIMIOTERAPIA EN CÁNCER DE MAMA

La quimioterapia es una de las modalidades terapéuticas más empleada en el tratamiento del

cáncer. Su objetivo es destruir, empleando una gran variedad de fármacos, las células que

componen el tumor con el fin de lograr la reducción o desaparición de la enfermedad. Los

fármacos antineoplásicos o quimioterápicos llegan a prácticamente todos los tejidos del

organismo y ahí es donde ejercen su acción, tanto sobre las células malignas como sobre las

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sanas 12.

• TAXANOS

En la década pasada, los taxanos, paclitaxel y docetaxel, surgieron como uno de los grupos

más potentes de compuestos activos contra los tumores malignos. Los taxanos son

estabilizadores de los microtúbulos. Se unen a la superficie interna de la cadena de

microtúbulo β y mejoran el ensamble del microtúbulo al promover las fases de nucleación y

elongación de la reacción de polimerización y al reducir la concentración crítica de la

subunidad de tubulina requerida por los microtúbulos para ensamblarse. Los taxanos reducen

el tiempo de retardo y trasladan de manera acentuada el equilibrio dinámico entre los dímeros

de tubulina y los polímeros de los microtúbulos hacia la polimerización. El paclitaxel requiere

una concentración de tubulina más alta que la del docetaxel con el fin de estabilizar los

microtúbulos. La rotura de la disposición ordenada de microtúbulos no sólo detiene la

progresión de la mitosis, sino que altera las vías de señalización y promueve la apoptosis. Los

taxanos bloquean el efecto antiapoptósico del gen familiar bcl-2 e induce la activación del gen

p53 con el consecuente paro mitótico, formación de células multinucleadas y muerte celular.

Se han caracterizado dos de los mecanismos principales a los que puede atribuirse la

resistencia adquirida a los taxanos. Éstos son unos de muchos medicamentos afectados por la

resistencia a múltiples fármacos (MDR), la cual está mediada a través de la expresión

incrementada de la glicoproteína P de la bomba de eflujo que codifica el gen MDR1. La

glicoproteína P promueve el eflujo rápido de taxanos y antraciclinas. En sistemas de pruebas

en animales la resistencia MDR puede anularse por bloqueadores de los canales del calcio,

tamoxifeno, hormonas, ciclosporina A e incluso por el Cremophor®, el principal lípido usado

para formular paclitaxel. Una segunda forma de resistencia a los taxanos se observa en células

que expresan un fenotipo alterado de la tubulina β.

Los taxanos son activos en su forma original; sus metabolitos son inactivos. La disponibilidad

oral de paclitaxel y docetaxel es pobre, lo cual se debe en parte a la sobreexpresión

constitutiva de la glicoproteína P y por otra a los transportadores ABC del epitelio intestinal y

al metabolismo de primer paso de los taxanos en el hígado o en el intestino. Los taxanos son

insolubles en agua. El paclitaxel se formula en 50% de alcohol y 50% de un derivado del

aceite de castor polioxietilado (Cremophor®). El docetaxel se formula en polisorbato 80

(Tween 80), y puede administrarse después de su dilución en solución salina al 0.9% o

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solución de dextrosa al 5%.

La neutropenia en la principal toxicidad de ambos taxanos. La trombocitopenia grave y la

anemia son raras, excepto en los pacientes que recibieron tratamientos previos agresivos. La

administración de paclitaxel causa una incidencia alta de reacciones de hipersensibilidad

aguda si no se las previene con antihistamínicos y corticoesteroides; el solvente cremáforo es

un importante contribuyente a que tal reacción tenga lugar. El paclitaxel también puede causar

arritmias cardiacas, mialgias y neuropatía. La toxicidad de docetaxel se aproxima bastante a la

de paclitaxel con varias excepciones importantes. El primero es más mielosupresivo con las

dosis de uso clínico. La estomatitis es un efecto secundario más frecuente con docetaxel que

con paclitaxel. Náuseas, vómitos y diarrea aparecen con ambos tratamientos, pero la toxicidad

gastrointestinal grave es excepcional 14.

• ALCALOIDES DE LA VINCA

Los alcaloides de la vinca, derivados de la planta vinca rosácea, se unen a sitios comunes en la

tubulina β y previenen la dimerización de las subunidades de tubulina α y β para formar

microtúbulos. De esa manera bloquean a las células en mitosis debido a que les falta el

aparato microtubular que se requiere para que los cromosomas se separen. A lo anterior le

sigue la apoptosis.

Las resistencias a los alcaloides de la vinca presentan el mismo mecanismo que los taxanos.

Estos medicamentos comparten un patrón farmacocinético de inactivación al ser

metabolizados por las isoenzimas P-450 del hígado, en primer lugar de CYP3A4, y muestran

una vida media larga en plasma de hasta varios días. La vincristina tiene la t½ plasmática más

prolongada (23 a 85 horas), mientras que la vinblastina es la que sufre la depuración más

rápida (t½ de 24 horas).

Todos los alcaloides de la vinca causan neurotoxicidad, en primer lugar, una neuropatía

sensitiva periférica. La vincristina es el más neurotóxico, ya que puede causar disfunción

motora en pacientes con toxicidad grave, y no se debe administrar a pacientes con disfunción

neurológica significativa debida a otros medicamentos, diabetes, accidente vascular cerebral,

o alguna enfermedad neurológica heredada. La vinblastina produce neurotoxicidad mínima.

La vincristina produce efectos mínimos en la médula ósea 15.

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• CAMPTOTECINAS

La camptotecina y sus análogos ejercen su actividad antitumoral al inhibir a la enzima

topoisomerasa de DNA I, una enzima nuclear que mitiga la tensión torsional en el DNA

superenrollado durante la replicación y la transcripción. Las camptotecinas estabilizan el

complejo de topoisomerasa I-DNA, lo que conlleva a las roturas de la doble hebra y a la

apoptosis. Como la síntesis de DNA representa un requisito para esta interacción, las

camptotecinas son fármacos específicos de la fase S1.

Se han demostrado numerosos mecanismos de resistencia in vitro a las camptotecinas, como

el de la bomba de eflujo de resistencia a múltiples fármacos (MDR), la glicoproteína P,

redistribución celular de la topoisomerasa I fuera del nucleólo; regulación hacia abajo de la

expresión de la topoisomerasa I; mutaciones en los sitios catalítico o de unión al DNA de la

topoisomerasa I; regulación hacia arriba de la topoisomerasa II e inhibición de la apoptosis

inducida por quimioterapia.

El irinotecán fue diseñado de manera específica para facilitar la administración de su

metabolito activo, el análogo 7-etil-10-hidroxilo SN-38, el cual es 1000 veces más potente

para inhibir a la topoisomerasa I que el compuesto original, irinotecán. Las carboxilesterasas

hepáticas convierten de manera primaria el irinotecán en SN-38. La semivida del SN-38 es de

11.5 horas. La eliminación primaria del irinotecán tiene lugar a través del hígado por medio

de dos mecanismos de relevancia clínica En primer lugar el irinotecán es un sustrato del

sistema del citocromo P-450, donde en partes lo metabolizan CYP2B6 y CYP3A4. En

segundo lugar, irinotecán es convertido en su forma activa, SN-38, la cual es glucuronizada y

excretada en el sistema biliar. La biodisponibilidad oral de irinotecán es sólo de 8%, pero la

pequeña cantidad absorbida del medicamento se somete a una rápida conversión de primer

paso a SN-38 tanto en el hígado como en el intestino.

Los efectos adversos más comunes del irinotecán son la diarrea, que en algunas circunstancias

puede poner en peligro la vida, la mielosupresión y el síndrome colinérgico. El irinotecán

puede inhibir la actividad de la acetilcolinesterasa, lo que conduce al síndrome colinérgico

que se caracteriza por diarrea aguda, diaforesis, cólico abdominal, sialorrea, lagrimeo,

rinorrea y, en ocasiones, bradicardia asintomática.

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• ANTRACICLINAS

Los medicamentos de esta clase, derivados de caldos de cultivo del hongo Streptomyces

peucetius, se han convertido en componentes críticos de muchos esquemas que contribuyen a

la cura del cáncer de mama. El miembro que se incluye en esta familia para el tratamiento del

cáncer de mama es la doxorrubicina. Su configuración planar es la que le permite a las

antraciclinas intercalarse entre las hebras de DNA, acción que originalmente se tomó como la

determinante de su efecto inhibidor de la síntesis de DNA. No obstante, las antraciclinas

tienen otras características importantes. La quinona presente en su estructura experimenta

rápidos ciclos de oxidación/reducción en presencia de metales como el Fe+2, tras los cuales se

producen radicales libres de oxígeno, lípidos o ambos. Se cree que estos radicales libres

determinan la toxicidad cardiaca inherente a esta clase de agentes. Más recientemente se ha

visto que estos fármacos se unen e inhiben a la topoisomerasa II, una enzima que promueve el

desenrollamiento de las hebras de DNA, un hecho esencial en la síntesis y reparación del

DNA. La topoisomerasa II se une al DNA y produce una rotura de doble hebra que permite el

paso de la hebra. Las antraciclinas se unen al complejo covalente DNA-topoisomerasa II para

formar un complejo con la estabilidad suficiente como para prevenir el resellado de la rotura

de las hebras. La acumulación de roturas en las hebras señala al sistema p53 para que detenga

la progresión del ciclo celular e inicie la reparación del DNA. Si las roturas son numerosas, la

célula entra en apoptosis.

Se ha observado una correlación interesante entre la amplificación de la isoenzima

topoisomerasa IIa y el receptor HER2. El gen topoisomerasa IIa se localiza en el cromosoma

17 adyacente al gen que codifica para HER2. El 35% de los cánceres de mama que amplifican

HER2 coamplifican topoisomerasa IIa, y pacientes con tumores que contienen topoisomerasa

IIa coamplificada experimentan un beneficio mayor con terapias adyuvantes basadas en

doxorrubicina, al compararlos con los que expresan niveles bajos de topoisomerasa II.

En cuanto a la resistencia, los transportadores que exportan antraciclinas y otros productos

naturales influyen en la respuesta a esta clase de agentes. La expresión del gen MDR, que

codifica el transportador de membrana, glicoproteína P, incrementa la resistencia a las

antraciclinas. Otros exportadores de membrana, como la familia MRP, y los transportadores

de resistencia en el cáncer de mama, han sido reconocidos como causantes de resistencias.

Niveles altos de expresión de bcl-2 vuelven a las células insensibles a las antraciclinas, así

como una pérdida de la función del complejo reparador de desigualdades que reconoce pares

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de hebras defectuosos. Las mutaciones en p53 también proporcionan resistencia a

doxorrubicina. Existen algunas evidencias de que la reparación defectuosa de las roturas de

doble hebra, como se encuentra en los pacientes con mutaciones de BRCA1 o BRCA2,

incrementa la sensibilidad a las antraciclinas.

Todas las antraciclinas causan mielosupresión, mucositis y alopecia. Su más significativa

toxicidad tardía es la cardíaca. La radioterapia sobre el pecho administrada junto con

quimioterapia incrementa el riesgo de cardiotoxicidad. Otros medicamentos quimioterápicos

potencian la cardiotoxicidad de las antraciclinas. Si se administra con doxorrubicina el

paclitaxel, se reduce la tasa de depuración de ésta y aumenta significativamente la tasa de

cardiotoxicidad. Cuando se administra con doxorrubicina el trastuzumab, el anticuerpo anti-

HER2, se produce un incremento acentuado de la cardiotoxicidad cuando la combinación se

extiende a cuatro ciclos. Además de la cardiotoxicidad, como clase, las antraciclinas

incrementan el riesgo de mielodisplasia 16.

Apuntado a lo comentado anteriormente, los problemas de la quimioterapia proceden

esencialmente de la relativa falta de especificidad derivada de la extensa biodistribución de

los citostáticos, de las resistencias desarrolladas por las células tumorales y de los efectos

adversos generados por la acción inespecífica de éstos en tejidos y órganos sanos. La

necesidad de encontrar tratamientos eficaces contra el cáncer ha hecho que se incrementen las

líneas de investigación de los sistemas de liberación controlada. Con el objetivo de conseguir

esto, la nanotecnología ha desarrollado una serie de “nanovehículos” o “nanomedicinas”

poliméricos que incrementan la biodisponibilidad del principio activo, permitiendo la

administración de dosis más bajas y minimizando la aparición de efectos adversos habituales

en la terapia conveccional, con el fin último de mejorar la calidad de vida del paciente, así

como la supervivencia. Además, permiten controlar los parámetros farmacocinéticos y

prolongar la vida media del fármaco en el organismo 17-18.

2. OBJETIVOS

Revisar la literatura científica con el fin de:

Presentar las diferentes estrategias de transporte de los fármacos citostáticos utilizados

para el cáncer de mama, analizando sus principios básicos y los principales resultados

obtenidos hasta la fecha tanto in vitro como in vivo.

Presentar las diferentes formulaciones terapéuticas desarrolladas hasta el momento,

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analizando la eficacia/efectividad, así como la reducción de los efectos adversos del

tratamiento con nanomedicinas frente al tratamiento con quimioterapia en el cáncer de

mama.

3. MATERIAL Y MÉTODOS

Para dar una respuesta a los objetivos de esta revisión sistemática se ha realizado una

búsqueda bibliográfica desde febrero hasta junio de 2015 en bases de datos generales como

Science Citation Index y Medline, a las que se ha accedido a través de la plataforma ISI Web

of Knowledge.

Se elaboraron estrategias de búsqueda concretas, utilizando combinaciones específicas para

las bases de datos, de descriptores y de términos libres para suplir las posibles deficiencias en

la indexación de los artículos. Los términos principalmente utilizados fueron “chemotherapy”,

“nanocarriers”, “targeting”,”breast cancer”, “nanoparticles cancer” y “nanomedicines”,

utilizándose el operador boleano “and”.

La búsqueda se limitó temporalmente, seleccionando los estudios publicados a partir del año

2001 hasta la actualidad, y según el idioma, se seleccionaron publicaciones en inglés, francés

y español. Otros criterios de inclusión fueron revisiones sistemáticas, meta-análisis, ensayos

experimentales in vitro, ensayos clínicos en pacientes adultos con cáncer de mama y estudios

que valoren la mortalidad, morbilidad o la calidad de vida en términos de supervivencia,

recurrencias y toxicidad tras el tratamiento con nanomedicinas. Además, dentro de estas dos

bases de datos se seleccionaron revista con un alto factor de impacto y de reconocido valor

dentro del campo de los Sistemas de Liberación Modificada de Fármacos.

Tras la lectura de los resúmenes de los artículos resultantes de la búsqueda se procedió a la

selección de los estudios incluidos.

Todo este proceso se completó mediante una búsqueda general en internet en páginas de

calidad (organizaciones, sociedades científicas...). De modo adicional se ha recogido

información general a través de buscadores generales como el Google académico.

El resultado de todas estas búsquedas fue volcada en el gestor de referencias bibliográficas

“endnote”.

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4. RESULTADOS Y DISCURSIÓN

Las nanomedicinas han recibido especial atención en las últimas décadas. Se trata de

partículas de tamaño comprendido entre los 10-1000 nm, aunque generalmente la

nanomedicina se centra en partículas de tamaño inferior a 200 nm 19. Su gran utilidad se debe

en parte a sus características. Por un lado, presentan una superficie funcional importante en

relación al tamaño de partícula. A esta superficie se pueden unir o adsorber otros compuestos,

como fármacos o proteínas, dotándolas de una gran versatilidad y permitiendo dirigir la

acción de las nanomedicinas hacia dianas específicas tras su administración 20. Además,

presentan mayor superficie reactiva que el resto de sus análogos de mayor tamaño. Por otro

lado, permiten la encapsulación, la unión covalente o la adsorción de los agentes terapéuticos

y diagnósticos. De esta forma, se pueden superar limitaciones inherentes a las características

químicas de estos agentes, como es la solubilidad, permitiendo atravesar barreras biológicas,

además, de disminuir las resistencias gracias a su captación específica 17.

4.1. TIPOS DE NANOMEDICINAS PARA EL TRATAMIENTO DEL CÁNCER DE

MAMA

Existen diferentes clases de nanomedicinas utilizadas para el tratamiento del cáncer de mama,

incluyendo liposomas, conjugados poliméricos, micelas y nanopartículas. Las diferentes

formulaciones se discuten más adelante, con especial énfasis en los ensayos clínicos.

4.1.1. LIPOSOMAS

Los liposomas fueron descubiertos por Alec D Bangham en la década de 1960. Se tratan de

estructuras vesiculares constituidas por una o más bicapas lipídicas concéntricas que encierran

un número igual de compartimentos acuosos. Las primeras formulaciones se diseñaron con

lípidos naturales; en la actualidad se pueden incluir lípidos (fosfolípidos como la

fosfatidilcolina, fosfatidilserina y fosfatidiletanolamina) y tensioactivos naturales y/o

sintéticos. Tienen capacidad de atrapar agentes tanto lipófilos como hidrófilos, en la

membrana lipídica y en el núcleo acuoso, respectivamente. Los liposomas utilizados en

medicina tienen un tamaño de entre 50 y 450 nm. Parecen ser un nanosistema casi ideal, ya

que su morfología es similar a la de las membranas celulares. En la actualidad, se considera

uno de los sistemas de transportes de fármacos de mayor éxito.

Los liposomas se componen principalmente de fosfolípidos, moléculas anfifílicas que

presentan una cabeza hidrófila y dos cadenas hidrofóbicas apolares. Cuando los fosfolípidos

Page 16: TRABAJO FIN DE GRADO “NANOMEDICINAS PARA EL CÁNCER ...

14

se dispersan en soluciones acuosas, debido a la naturaleza anfipática, tienen una fuerte

tendencia a formar bicapas lipídicas concéntricas. Por un lado, las cabezas polares prefieren

interaccionar con el entorno acuoso mediante enlaces de hidrógeno e interacciones polares.

Por otro lado, las largas cadenas hidrofóbicas promueven la interacción mediante fuerzas de

Van der Waals con otras cadenas. El comportamiento lipófilo actúa como una barrera de

permeabilidad. La organización definitiva de los lípidos depende de su naturaleza,

concentración, temperatura y forma geométrica. Los principios activos pueden ser

encapsulados dentro de estas membranas durante el proceso de formulación. La adición de

colesterol a la bicapa lipídica de los liposomas reduce su permeabilidad y aumenta la

estabilidad in vitro e in vivo, debido a que favorece un empaquetamiento más denso de los

fosfolípidos, además de controlar la velocidad de liberación. El uso de fosfatidilcolina ofrece

una mayor estabilización y la inclusión de hidratos de carbono o polímeros hidrófilos, como

gangliósidos tipo 1 GM1 y polietilenglicol (PGE, pegilación), prolongan el tiempo en el

torrente sanguíneo.

La encapsulación de fármacos en la bicapa lipídica protege a estos de la degradación

enzimática e inmunológica y de la inactivación química.

Liposomas convencionales y de larga circulación pueden presentar una liberación lenta del

fármaco. Para superar estos problemas, se han desarrollado liposomas sensibles a estímulos,

como pH, temperatura, campo magnético, sistemas redox o formación de complejos

moleculares que puede resultar en una excelente retención de bases débiles, como en el caso

de la doxorrubicina. Estas estrategias se explican con detalle en el punto de vectorización.

La encapsulación de fármacos en liposomas debe presentar un comportamiento

farmacocinético favorable y un índice terapéutico mejorado en comparación con el fármaco

libre. Un meta-análisis comparó la seguridad y la toxicidad de los liposomas de doxorrubicina

frente a antraciclinas convecionales. Tanto liposomas pegilados y liposomas de doxorrubicina

mostraron perfiles de toxicidad favorables, con una mejor seguridad cardíaca y con menor

mielosupresión, alopecia, náuseas y vómitos en comparación con antraciclinas

convecionales., resultando útiles en mujeres con edad avanzada, debido al gran riesgo de

problemas cardíacos que conlleva esta situación fisiológica especial.

Liposomas catiónicos son internalizados en la células vía endocítica, evitan la agregación de

Page 17: TRABAJO FIN DE GRADO “NANOMEDICINAS PARA EL CÁNCER ...

15

los liposomas y aumentan la estabilidad física, además de prevenir el reconocimiento por las

células del sistema fagocítico mononuclear 21. Campbell et al. demostraron que se necesita la

presencia de una carga positiva para dirigir los fármacos citotóxicos al endotelio vascular del

tumor y para logar un mayor tiempo de circulación. Así fármacos como el paclitaxel o la

doxorrubicina mostraron una mayor eficacia antitumoral en liposomas positivos 22.

4.1.2. CONJUGADOS POLIMÉRICOS

El término conjugado se refiere a nanoestructuras híbridas consistentes en polímeros

enlazados covalentemente a un agente terapéutico. Dentro de los conjugados poliméricos se

distinguen tres grupos: conjugados polímero-proteína, conjugados anticuerpo-fármaco y

conjugados polímero-fármaco. Los objetivos perseguidos con esta estrategia son mejorar la

estabilidad del fármaco y reducir su inmunogenicidad hasta conseguir una biodistribución

más adecuada 23.

4.1.3. MICELAS

Las micelas, son nanoestructuras originadas a partir del auto-ensamblaje de moléculas

anfifílicas, generalmente tensoactivos, proteínas o polímeros sintéticos o naturales, de tamaño

comprendido entre los 10 y los 100 nm. Estos sistemas presentan una estructura tipo

reservorio con un núcleo generalmente hidrofóbico en el que normalmente se deposita al

fármaco y una superficie hidrofílica. Por su sencillez y versatilidad en cuanto a preparación y

componentes empleados, las micelas son consideradas hoy en día como nanomedicinas con

mayor potencial en clínica a corto plazo 24.

4.1.4. NANOPARTÍCULAS

Las nanopartículas son sistemas matriciales elaborados a partir de una gran variedad de

materiales de origen natural, semisintético o sintético, en su mayoría polímeros. Dentro de los

polímeros naturales investigados, encontramos algunas proteínas como la albumina,

polisacáridos como el quitosano o el ácido hialurónico o polipétidos y poliaminoácidos. Los

materiales de origen sintético más empleados para el desarrollo de nanopartículas son los

poliésteres y poliacrilatos. El material empleado afecta de manera importante a las

propiedades y estructura de las nanopartículas y condiciona de manera determinante sus

posibles aplicaciones clínicas 25. Las nanocápsulas son sistemas reservorio constituidos por un

núcleo líquido oleoso rodeado de una membrana polimérica. El principio activo suele

encontrarse disuelto en el núcleo oleoso, aunque también puede estar adsorbido en la

Page 18: TRABAJO FIN DE GRADO “NANOMEDICINAS PARA EL CÁNCER ...

16

superficie. Las nanoesferas o nanopartículas son sistemas matriciales constituidos por el

entrecruzamiento de oligómeros o unidades de polímero, en los que el principio activo se

puede encontrar atrapado en la red polimérica, disuelto en ella o adsorbido en su superficie 26.

La descripción gráfica de los diferentes tipos de nanomedicinas puede consultarse en el anexo

B.

4.2. POSIBILIDADES DE VECTORIZACIÓN EN CÁNCER DE MAMA

Las estrategias adoptadas hasta el momento para conseguir la orientación y acumulación de

las nanomedicinas en las células tumorales se han basado en dos mecanismo diferenciados: el

denominado “targeting” (vectorización) pasivo y el “targeting” activo 17 (anexo C).

4.2.1. VECTORIZACIÓN PASIVA

La vectorización pasiva consiste en el transporte de nanosistemas por simple convección a

través de espacios intracelulares hacia el intersticio tumoral y su posterior acumulación en

estos tejidos. El llamado efecto de permeabilidad y retención incrementados (Enhanced

Permeability and Rentention (EPR) en inglés) explica este fenómeno. Este efecto se

fundamenta en la fisiología característica del endotelio de los capilares del tumor, cuyas

células se encuentran frecuentemente separadas por espacios de entre 200 y 600 nm,

permitiendo así el paso de nanoestructuras a través de ellas 27. Además, la acumulación de las

mimas en el tejido tumoral se ve favorecido por la pobre circulación linfática en este ambiente

y la capacidad endocítica de las células tumorales hacia las citadas nanoestructuras 29.

Se han identificado una serie de parámetros que influyen en el acceso de las nanomedicinas al

tejido tumoral. Se sabe que para que ocurra una extravasación eficiente a través de las fenetras

del tejido tumoral, las nanomedicinas deben presentar un tamaño inferior a los 400 nm, no

obstante, para evitar la filtración renal necesitan ser mayores a 10 nm y para que sean

específicamente capturados por el hígado deben presentar un tamaño menor a los 100 nm 28.

La carga superficial de las partículas juega también un papel fundamental a la hora de

conseguir nanomedicamentos de larga permanencia en el organismo después de su

administración intravenosa o intramuscular. Dicha carga debe de ser preferentemente neutra o

catiónica para evitar la interacción de la nanoestructura con las opsoninas, y en general, con

las células sanguíneas. La composición química y la hidrofilia de la superficie de las

Page 19: TRABAJO FIN DE GRADO “NANOMEDICINAS PARA EL CÁNCER ...

17

nanomedicinas son otros dos factores de gran importancia a la hora de evitar el proceso de

eliminación por el Sistema Fagocítico Mononuclear (Mononuclear Phagocitic System, MPS).

Se sabe que las partículas hidrofílicas son generalmente invisibles para las células del MPS

por lo que presentan un mayor tiempo de circulación, lo que aumenta las probabilidades de

que accedan al tejido tumoral.

Para otorgar estas propiedades a los diferentes sistemas desarrollados y, por lo tanto, mayores

tiempos de permanencia en el organismo, una de las herramientas más utilizadas es la

modificación de la superficie de las nanomedicinas mediante polímeros hidrofílicos 29.

La técnica más utilizada ha sido la denominada pegilación, ya sea por el simple recubrimiento

de las nanomedicinas con polietilenglicol (PEG) o modificando químicamente los

componentes de los nanosistemas para que las cadenas del PEG queden expuestas en la

superficie de los sistemas 30.

EL PEG es un poliéter lineal o ramificado con un grupo hidroxilo en cada extremo, este

polímero es altamente soluble en agua así como en varios solventes orgánicos y está aprobado

por la FDA para su administración en seres humanos. Es inerte, no tóxico y no inmunogénico,

además es fácilmente desechado por el cuerpo a través del riñón (pesos moleculares del

polímero menores a 20 kDa), o del hígado (pesos moleculares mayores de 20 kDa). Se

incorpora en la superficie de las nanomedicinas para crear el llamado efecto “estabilización

estérica”, donde la moléculas de PEG forman una capa hidrófila protectora en la superficie de

las nanomedicinas, impidiendo la interacción entre sí (agregación) y con los componentes de

la sangre. Como resultado, la pegilación reduce la captación por macrófagos del MPS y

prolonga los tiempos de circulación en sangre 31-32.

La técnica principal es la inclusión de conjugados de PEG-lípidos en liposomas. Los PEG-

lípidos se preparan mediante derivación del grupo de cabeza polar de un

diacilglicerofosfolípido, tal como diestearoilfosfatidiletanolamina (DSPE), con PEG. Tras la

hidratación, los liposomas se forman con polímeros de PEG expuestos en las superficies. Las

otras técnicas se basan en la formación del liposoma antes de la adición de polímeros de PEG.

El método de post-conjugación, incluye la unión covalente de PEG funcionalizado a las

nanopartículas preformadas. La post-inserción, se lleva a cabo mediante la incubación de los

liposomas preformados con conjugados de PEG-lípidos en solución acuosa.

Page 20: TRABAJO FIN DE GRADO “NANOMEDICINAS PARA EL CÁNCER ...

18

Como ejemplo, la incorporación de fosfolípidos sintéticos (conjugados con gangliósidos) en

la superficie de nanopartículas sólidas lipídicas cargadas con doxorrubicina permite

incrementar la semivida plasmática del antitumoral en comparación con este fármaco

administrado en forma de solución intravenosa 32.

Se han diseñado copolímeros de poli (D, L-lactida) (PLA) y PEG mediante una técnica

especialmente sencilla basada en la formulación de emulsiones de aceite en agua (O/W). El

PLA se localiza así en la fase orgánica y el PEG en la fase acuosa. La etapa final de esta

técnica es la eliminación del disolvente orgánico, formándose así las nanopartículas de

polímero con PEG en la superficie 33.

4.2.2. VECTORIZACIÓN ACTIVA

El targeting activo hace referencia a la orientación activa del nanomedicamento, y no sólo una

simple acumulación en los tejidos tumorales, motivada por su marcada especificidad hacia las

células diana. Varias son las técnicas empleadas en el desarrollo de nanomedicinas dotados de

una orientación específica, todas ellas relacionadas específicamente con características

bioquímicas y fisiológicas particulares del tumor y con la sobreexpresión de receptores,

condiciones del medio tumoral, etc. Estas estrategias permiten la liberación selectiva del

fármaco en la región diana, minimizando las reacciones adversas asociadas 34. La unión

específica del sistema coloidal a la célula diana se logra eficientemente mediante mecanismos

de reconocimiento molecular (principalmente, uniones ligando-receptor o interacciones

antígeno-anticuerpo), lo que generalmente conduce a la internalización de la nanomedicina

en la célula tumoral 17. A continuación se van a describir las diferentes estrategias para

conseguir dicha orientación.

Los anticuerpos monoclonales son moléculas diseñadas para su interacción específica y unión

con antígenos y receptores de las células cancerosas 17. Trastuzumab es un anticuerpo

humanizado IgG1 κ que se une al dominio extracelular de HER2. Parece actuar por la

inhibición directa del crecimiento del tumor y la activación de la citotoxicidad celular

dependiente de anticuerpo. En combinación con medicamentos quimioterapéuticos (taxanos,

antraciclinas), el trastuzumab mejora los índices de respuesta y la supervivencia en pacientes

con enfermedad metastásica y mejora la superviencia total y la libre de enfermedad en el

contexto coadyuvante 35-36.

Page 21: TRABAJO FIN DE GRADO “NANOMEDICINAS PARA EL CÁNCER ...

19

Los receptores de folato se encuentran de forma muy abundante en las células cancerosas, ya

que éstas tienen unos requerimientos muy importantes de ácido fólico para la síntesis de

DNA. La interacción de las moléculas de ácido fólico con el receptor de folato ɑ en las células

tumorales conduce generalmente a un proceso de endocitosis que desemboca en una

acumulación citosólica de estas moléculas. Se ha formulado paclitaxel en el interior de

nanopartículas de PLA que presentan en su superficie cadenas de PEG y ácido fólico 33.

La existencia natural de enzimas en la región tumoral se ha aprovechado para diseñar

estrategias de transporte activo y así provocar la liberación del fármaco mediante la

destrucción y/o liberación del sistema transportador. Nanopartículas sensibles a reacciones

redox, diseñadas con un copolímero de tres bloques de PEG-ss-PLA-ss-PLA-ss-PEG con

múltiples enlaces disulfuro se han desarrollado para la liberación selectiva de doxorrubicina

en líneas tumorales en cáncer de mama. Estos enlaces se escinden en presencia de glutation en

una concentración de 10 mM (citosol), que resulta en la desintegración del núcleo hidrófobo

de PLA y la eliminación de las unidades hidrofílicas de polietilenglicol, que conduce a una

mayor liberación de doxorrubicina. El PLA presenta, al igual que el PEG, una alta

biocompatibilidad y biodegradación y está aprobado por la FDA. El anticuerpo monoclonal

trastuzumab y el ácido fólico se conjugan con estas nanopartículas para facilitar la orientación

hacia células tumorales del cáncer de mama. Los estudios sobre la liberación in vitro

demostraron un 90 % de liberación de doxorrubicina a pH 5,0 en presencia de glutation 10

mM en comparación con un 20 % de liberación del fármaco a un pH 7,4. La presencia de

ácido fólico y trastuzumab mejoraron la captación celular y el aumento de apoptosis en líneas

celulares de cáncer de mama. Los estudios in vivo en tumor ascítico de Ehrlich en ratones

albinos suizos mostraron una mayor eficacia antitumoral y una cardiotoxicidad mínima, con

una regresión del tumor de un 90 % en comparación con un 38 % de regresión tumoral

observada tras la administración intravenosa de doxorrubicina 37 (anexo C).

El transporte activo mediado por cambios de pH es una de las estrategias de transporte activo

de fármacos más prometedoras en la actualidad. Está basada en la utilización de materiales

para la formulación de coloides que sean extremadamente sensibles a pequeños cambios de

pH con respecto al natural de la sangre (pH = 7.4). Por ejemplo, a nivel de la región tumoral

existen alteraciones en el flujo sanguíneo y peculiaridades metabólicas (p.ej., glicolisis

aeróbica y anaeróbica) que determinan un pH ≈ 6.6 en el intersticio tumoral. De esta manera,

el sistema transportador se enfrentará a un entorno ligeramente ácido al que es muy sensible,

Page 22: TRABAJO FIN DE GRADO “NANOMEDICINAS PARA EL CÁNCER ...

20

por lo que se destruirá, liberando al mismo tiempo el principio activo vehiculizado de forma

específica en este lugar. Los materiales poliméricos que son sensibles a pH ácido contienen

grupos carboxilo o sulfónicos, mientras que las partículas de naturaleza polimérica y sensibles

a pH básico contienen en su estructura química sales de amonio. En este sentido, una

posibilidad alternativa es la utilización de sistemas transportadores (como liposomas)

sensibles a pH entre 4.5 y 5.0. Estos coloides tras su internalización por la célula tumoral

mediante endocitosis, se degradarán en el interior de los lisosomas en este entorno ácido y

bajo la acción de enzimas hidrolíticas como la catepsina 38.

El transporte activo controlado por cambios de temperatura resulta en una interesante forma

de vehiculizar nanomedicamentos. Estos son elaborados con materiales termosensibles que se

caracterizan por sufrir un proceso de desestabilización/destrucción ante ligeros cambios de

temperatura (generalmente, incrementos). El polímero más empleado en el diseño de este tipo

de sistemas transportadores es la poli (N-isopropilacrilamida). La principal razón que motiva

su extensa utilización es que la temperatura que provoca su descomposición se encuentra muy

próxima a la temperatura fisiológica 38. Con el mismo fin, se han diseñado nanopartículas

magnéticas constituidas por un núcleo de magnetita (Fe3O4) y recubiertas por dextrano-g-poli

(N-isopropilacrilamida-N,N’dimetilacrilamida) para la liberación selectiva del antitumoral

doxorrubicina en la masa tumoral. Este sistema transportador magnético tiene la capacidad de

acumularse específicamente en el lugar de acción controlado por un campo magnético.

Además, la utilización de un campo electromagnético alterno de gran frecuencia provoca el

calentamiento específico de los núcleos magnéticos (efecto hipertérmico) y, así, el

calentamiento específico y degradación del polímero, liberándose el agente antitumoral 39.

Wang et al. informaron que la coadministración de fármacos citostáticos y DNA para regular

la expresión de genes, a partir de nanopartículas suprime el crecimiento tumoral del cáncer de

mama en un modelo de ratón de forma más eficiente que en monoterapia 40. Posteriormente,

Chiang et al. estudiaron la utilización de una terapia combinada, en ratones, que integra un

cóctel de fármacos con un ligando de vehiculización para solucionar este problema. Además

introdujeron el concepto de orientación magnética con un campo magnético externo aplicado

localmente para reforzar la acumulación en el tumor. Así, diseñaron nanocápsulas con

polímeros de poli (alcohol vinílico) (PVA) y poli (acrilato de metilo) (PMA), polímero

sensible al pH funcionalizado con un grupo tiol (PMAA), y con la incorporación de óxido de

hierro (Fe2O3), para la orientación magnética, encapsulando simultáneamente paclitaxel

Page 23: TRABAJO FIN DE GRADO “NANOMEDICINAS PARA EL CÁNCER ...

21

(hidrofóbico) y doxorrubicina (hidrofílico). Se consiguió un aumento en la liberación dual en

un entorno intracelular ácido. Además estas nanocápsulas fueron equipadas con trastuzumab.

Con el campo magnético, se observó un aumento evidente de la cantidad acumulada,

aproximadamente 25,8 % (77,49 ± 12,4 g) de paclitaxel y 20% (20,09 ± 6,3 g) de

doxorrubicina de la dosis inicial se acumuló en el tumor, que fue 2,47 veces y 1.87 veces

mayor que sin campo magnético. Demostrándose así, que además de la poliquimioterapia, la

doble orientación (magnética y molecular) puede proporcionar múltiples beneficios en la

terapia contra el cáncer de mama. Se consiguió también suprimir significativamente el

crecimiento tumoral después del tratamiento, demostrándose una eficacia de la terapia. Se

demostró la sinergia entre el agente de dirección trastuzumab y los citostáticos paclitaxel y

doxirrubicina, demostrándose la muerte celular in vitro y la supresión del crecimiento tumoral

in vivo 41 (anexo C).

Kheirolomoon et al. emplearon liposomas sensibles a la temperatura cargados con lisolípidos,

(productos de la degradación de fosfolípidos) y con un complejo pH dependiente formado por

cobre (II) y doxorrubicina. A pH fisiológico, el liposoma fue estable, disociándose el

complejo para liberar a la doxorrubicina a pH ácido. Los liposomas resultantes se inyectaron

por vía intravenosa en un modelo de cáncer de mama murino. Sucesivamente, la liberación

intravascular del fármaco fue provocado por ultrasonido, estrategia del transporte activo de

fármacos no invasiva que permite lograr simultáneamente la localización selectiva del

nanomedicamento en la región tumoral (expuesta a ultrasonidos) y su destrucción (con la

consiguiente liberación del fármaco en esta zona) 42. En concreto, la aplicación de

ultrasonidos en la región tumoral provoca un incremento en la permeabilidad de los capilares

sanguíneos que irrigan el tumor, la generación de energía térmica y la alteración de las

membranas de las células malignas 38 .El tumor fue insonificado durante 5 minutos antes de la

administración y 20 minutos después de la inyección de los liposomas. Después del

tratamiento dos veces por semana durante un período de 28 días, todos los ratones

sobrevivieron, y el tumor fue indetectable a los 8 meses después del tratamiento. Indicadores

de toxicidad, como la hipertrofia cardíaca, leucopenia o la pérdida de cabello no se detectaron

después de la terapia de 28 días 42.

Las nanopartículas de oro tienen propiedades ópticas para absorber la luz y para la dispersión

del infrarrojo de onda corta. La irradiación con un láser de infrarrojo puede inducir

hipertermia en el tejido tumoral, con la subsiguiente ablandación del tumor, pudiendo

Page 24: TRABAJO FIN DE GRADO “NANOMEDICINAS PARA EL CÁNCER ...

22

aumentar la supervivencia. La combinación de nanopartículas de oro con láser de infrarrojo

ha demostrado su eficacia en líneas celulares de cáncer de mama in vitro. En un estudio, las

células SK-BR-3 de cáncer de mamas incubadas con nanocápsulas de oro (estructuras

esféricas que comprenden un núcleo de sílice y una capa delgada de oro), conjugadas con

PEG sobrevivieron después del tratamiento con láser. La conjugación con trastuzumab con el

tratamiento térmico mejoraron la captación de estas por el tejido tumoral, así como una mayor

citotoxicidad. Hasta la hora, se han incluido paclitaxel o docetaxel en estas nanopartículas de

oro 43. You et al. compararon in vitro la doxorrubicina libre o liposomal y nanocápsulas de oro

con doxorrubicina estimuladas con láser, siendo éstas más citotóxicas para las células MDA-

MB-231 de cáncer de mama. Además, fueron menos cardiotóxicas que la doxorrubicina

liposomal 44. Finalmente, debido al alto número atómico del oro, las nanopartículas de oro

pueden utilizarse como agentes de contraste y como radiosensibilizantes, siendo una

estrategia crucial en el tratamiento de pacientes con cáncer de mama metastásico 43.

La transferrina es la cuarta glicoproteína sérica más abundante con capacidad de fijar hierro,

el cual es necesario para la síntesis de DNA. Consecuentemente, el receptor de transferrina

(CD71) se encuentra sobreexpresado en numerosos tipos de cáncer, convirtiéndose en diana

farmacológica, y permitiendo emplear la transferrina como ligando para vectorizar los

sistemas de liberación controlada de fármacos antineoplásicos 45. Estudios in vitro han

demostrado que la conjugación de transferrina con nanopartículas de poli (D, L-lactida-co-

glicolida) (PLGA) cargadas con paclitaxel, origina una mayor acción antitumoral del

paclitaxel en células de cáncer de mama (MCF-7) debido a su gran retención intracelular 46.

Los aptámeros son oligonucleótidos de cadena sencilla (DNA y RNA), cuya estructura

comprende entre 20 y 80 oligonucleótidos, y gracias a su plegamiento tridimensional son

reconocidos por determinadas proteínas diana con elevada afinidad y especificidad 47. La

multirresistencia a fármacos es el fenómeno más ampliamente explotado en el tratamiento del

cáncer. La combinación de varios factores asociados al entorno biológico del tumor, junto con

la pobre solubilidad, la inestabilidad y toxicidad sistémica de gran variedad de fármacos

citostáticos ha conllevado al diseño de nanomedicinas para optimizar la administración de

éstos. La sobreexpresión de transportadores de eflujo de drogas es uno de los fenómenos de

resistencia múltiple a fármacos más ampliamente encontrado en clínica. La glicoproteína P

(MDR1) es unos de los mecanismos más estudiados, por lo que para superarlo es necesario

eludir el reconocimiento del transportador, inhibir su expresión o inhibir su función 48. Deng

Page 25: TRABAJO FIN DE GRADO “NANOMEDICINAS PARA EL CÁNCER ...

23

et al. diseñaron nanopatículas mediante la generación de una película que alterna siRNA

(RNA interferente) con PLA, recubiertos a su vez de moléculas de ácido hialurónico, sustrato

principal del receptor CD44, sobreexpresado en el tejido tumoral. En el núcleo de la

nanopartícula se sitúa la doxorrubicina. Las pacientes con cáncer de mama triple negativo no

suelen responder al tratamiento con este fármaco, por lo que el diseño de esta nanomedicina

va encaminado a disminuir las resistencias, al inhibir a expresión del gen de la proteína

asociada a la resistencia a múltiples drogas MDR1, gracias al RNA interferente. En modelos

animales, una dosis intravenosa redujo significativamente la expresión del gen diana en los

tumores en casi un 80 % y condujo a una disminución de hasta 8 veces el volumen del tumor

49.

Song et al. describieron la coencapsulación de vincristina y verapamilo, un inhibidor de la

bomba de eflujo en nanopartículas de PLGA. En comparación con la administración sucesiva

de vincristina y posteriormente verapamilo o viceversa, la administración conjunta en una

nanopartícula logró una mejor inhibición de este mecanismo de resistencia en células MCF-7

de cáncer de mama 50.

El transporte mediado por péptidos es también diana de muchos estudios. La existencia de la

secuencia RGD (arginina-glicina-ácido aspártico) en determinados péptidos y

macromoléculas peptidomiméticas, permite que estas biomoléculas tengan una alta afinidad

por las integrinas que se encuentran “sobreexpresadas” en la neovasculatura tumoral 34. El

péptido RGD es capaz de reconocer al receptor αvβ3 integrina que se encuentra

sobreexpresado en la neovascularización de áreas subyacentes al tejido tumoral. Un estudio in

vivo reportado por Hu et al. efectuado en ratones con cáncer de mama (MDA-MB-435)

tratados una vez a la semana con micelas de PLA-PEG-RGD encapsulantes de paclitaxel

reveló una significante actividad apoptótica de las células tumorales con este tratamiento, sin

el efecto sistémico asociado a la terapia convencional 51.

4.3. NANOMEDICINAS DESARROLLADAS PARA EL TRATAMIENTO DEL

CÁNCER DE MAMA

En la actualidad, el desarrollo de la nanomedicina ha llevado a que una gran variedad de

nanomedicamentos se encuentren en un estado avanzado de desarrollo para su aplicación en la

terapia del cáncer, bien ya comercializados o en avanzados estudios de fase clínica.

Page 26: TRABAJO FIN DE GRADO “NANOMEDICINAS PARA EL CÁNCER ...

24

Myocet® (190 nm) es un preparado liposomal no pegilado de doxorrubicina aprobado para el

tratamiento de cáncer de mama, especialmente en metástasis. Las antraciclinas se asocian con

cardiotoxicidad relacionada con la dosis, por lo que esta formulación liposomal aumenta el

índice terapéutico de la doxorrubicina libre, reduciendo el volumen de distribución y la

toxicidad y aumentando la concentración del fármaco en el tejido neoplásico, además de

disminuir los problemas de cardiotoxicidad.

Está formado por fosfatidilcolina de huevo y colesterol en una proporción de 55:45 % y

contiene 300 mN de citrato, con lo que se consigue una eficiencia de encapsulación superior

al 95 %. Además, se reducen las fugas de este citostático gracias al complejo que forma con el

citrato. La adición de carbonato de sodio a una suspensión acuosa de liposomas en un

ambiente rico en protones (tampón de citrato) genera un pH de 7,8 en el exterior del liposoma

y un pH de 4 en el interior de éste, liberándose este fármaco gracias a este gradiente. 52.

Otro sistema liposomal aprobado en 2005 para su uso clínico en EEUU y que actualmente

está indicado para el cáncer de mama metastásico con un alto riesgo cardíaco es el Doxil ®. A

pesar de que ambas formulaciones poseen características y naturaleza similar, la principal y

gran diferencia entre el Doxil ® y Myocet ® radica en la pegilación de la superficie del

primer sistema. Con esta estrategia, descrita previamente, se ha conseguido incrementar el

tiempo de circulación plasmática de la doxorrubicina en más de 40 horas con respecto a lo

obtenido por el sistema sin pegilar 53.

El Opaxio®, fue el primer conjugado polímero-fármaco. Consiste en un conjugado del ácido

poliglutámico y el paclitaxel que se encuentra en fase clínica III para su indicación clínica en

el tratamiento del cáncer de mama, ovario y colorrectal. Esta formulación ha sido diseñada

para aumentar la solubilidad del fármaco y así evitar los efectos indeseables asociados al uso

Figura 1. Esquema de liberación de doxorrubina desde el liposoma

Myocet® 53.

Page 27: TRABAJO FIN DE GRADO “NANOMEDICINAS PARA EL CÁNCER ...

25

de disolventes lipídicos como el Cremophor®. Además ha conseguido aumentar la eficacia

del antitumoral 17-23.

El polímero HPMA ha sido también utilizado para formar conjugados con la doxorrubicina,

estando dos formulaciones denominadas PK1 y PK2 en ensayos clínicos de fase II. La PK1 se

está ensayando para el tratamiento del cáncer de mama, colon y pulmón, consiguiendo una

reducción de la toxicidad sistémica de este fármaco 17-54.

La pegilación también es una estrategia que se está desarrollando en clínica. El sistema

NKTR-102 es un conjugado entre el fármaco irinotecán y el PEG, que actualmente se

encuentra en estudios de fase III para el tratamiento del cáncer de mama metastásico. Esta

formulación ha permitido aumentar la eficacia antitumoral debido a una mayor concentración

del irinotecán en el tumor 55.

El emtansine de Trasttuzumab (Kadcyla®) es un conjugado anticuerpo-fármaco que consiste

en el anticuerpo monocolonal trastuzumab vinculado a la mertansine, agente citotóxico, que

destruye a las células tumorales mediante su unión a la tubulina. Muestra un aumento en la

supervivencia con respecto al lepatinib y la capecitabina en pacientes con cáncer de mama

con metástasis después del tratamiento con trastuzumab y con taxanos 56.

Los taxanos, como el docetaxel y el paclitaxel, debido a su naturaleza hidrofóbica y a su muy

baja solubilidad en agua son algunos de los candidatos ideales para ser formulados mediante

esta herramienta. Una formulación que se encuentra en fase III para el tratamiento del cáncer

de mama, de pulmón no microcítico y de páncreas es el Genexol-PM ®. Este preparado

consiste en micelas poliméricas, libre de Cremophor®, construidas por un polímero de tipo

dibloque de ácido poliláctico-PEG (PLA-PEG) encapsulando al paclitaxel. Los sistemas

obtenidos presentan un rango de tamaños de los 20-50 nm 57. En un estudio multicéntrico para

evaluar la eficacia y seguridad de este nanomedicamento en 41 mujeres con cáncer de mama

metastásico, que recibieron Genexol-PM ® 300 mg/m2 por infusión intravenosa durante 3

horas cada 3 semanas mostró una tasa global de respuesta del 58,5 % (IC 95%: 43,5-72,3) con

5 respuestas completas y 19 respuestas parciales. Treinta y siete pacientes que recibieron

Genexol-PM ® como terapia de primera línea para su enfermedad metastátisca mostraron una

tasa de respuesta del 59,5 % (IC 95 %:43,5-73,7) y dos respuestas se registraron eficaces de

cuatro paciente que recibieron el tratamiento como segunda línea 58.

Page 28: TRABAJO FIN DE GRADO “NANOMEDICINAS PARA EL CÁNCER ...

26

Otra formulación de paclitaxel, es el denominado NK105, formada por micelas de PEG-

Poliaspartato con un tamaño medio de 80 nm. Esta formulación se encuentra en estudios

clínicos de III en su indicación para el cáncer de mama 17.

El NK012, que se encuentra en fase II, consiste en micelas de PEG-Poliglutamato que

contienen un análogo de camptotecina, metabolito del irinotecán, el SN38. En esta

formulación, el principio activo se encuentra unido covalentemente a los residuos

hidrofóbicos del copolímero, lo que permite una lenta liberación del mismo a partir de la

degradación del propio sistema 59.

El docetaxel formulado en micelas de PEG-ácido poli-D-L-láctico, se encuentra en estudios

clínicos de fase I, en su indicación para el tratamiento del cáncer de mama avanzado bajo el

nombre de Nanoxel-PM®. Esta formulación ha conseguido una reducción significativa de los

efectos adversos del docetaxel convencional y una mayor eficiencia para la administración del

fármaco a las células diana 60.

La formulación Abraxane® es un sistema a base de nanopartículas constituidas por la forma

amorfa del paclitaxel unido a la albúmina, a una concentración del 3-4 %. Actualmente se

encuentra aprobado por la FDA y la EMA para su uso en humanos y está indicado para el

tratamiento del cáncer de mama metastásico (anexo E).

La albúmina es una proteína plasmática que se une mediante enlaces no covalentes a

moléculas hidrófobas en el torrente sanguíneo. También es el medio por el cual los ácidos

grasos, hormonas y vitaminas liposolubles son transportados. Estas nanopartículas se forman

como una micela dentro de un núcleo hidrofóbico bajo condiciones de alta presión; el

paclitaxel se une a los aminoácidos cargados negativamente de la albúmina, quedando

recubierto por una albúmina hidrófila. Cada complejo de albúmina se repele

electrostáticamente entre sí, lo que permite la formación de una suspensión homogénea

mediante la prevención de la floculación. Esta suspensión coloidal con nanopartículas de 130

nm se administra por vía intravenosa, dispersándose en complejos de menor tamaño (10 nm),

disminuyendo así la obstrucción capilar. Se ha demostrado que el Cremophor® disminuye la

fracción libre del fármaco, además provoca la formación de micelas y la disminución en su

biodisponiblidad y volumen de distribución. Un estudio farmacocinético aleatorizado cruzado

en pacientes con tumores sólidos demostró que la fracción de paclitaxel libre fue

Page 29: TRABAJO FIN DE GRADO “NANOMEDICINAS PARA EL CÁNCER ...

27

significativamente mayor en pacientes tratados con nanopartículas de albúmina en

comparación con los pacientes tratados con paclitaxel estándar (6,3 % vs. 2,4 %).

El sistema ha demostrado una mayor eficacia comparado con el medicamento tradicional para

esta terapia, el Taxol®. Esta eficacia se asocia a la posibilidad de administrar mayores dosis

de paclitaxel evitando los efectos secundarios causados por el aceite de ricino peguilado. Por

otro lado, algunos estudios han demostrado que la albúmina también juega un papel agonista

en la efectividad del paclitaxel, debido a su interacción con dos proteínas en circulación

sanguínea. Una de las proteínas es la gp60, localizada en la superficie del endotelio vascular,

la cual facilita la acumulación de las nanopartículas en el fluido intersticial del tumor. La

segunda es la osteonectina o SPARC (proteína secretada ácida y rica en cisteína) que se

encuentra en la superficie de una gran variedad células tumorales e interacciona con la

albúmina provocando la acumulación de las nanopartículas en las células tumorales 61-62-63

(anexo D).

Datos procedentes de 106 pacientes reclutados en dos ensayos clínicos abiertos no

controlados y de 454 pacientes que recibieron tratamiento en un ensayo fase III comparativo y

aleatorio, avalan el uso de Abraxane® en el tratamiento del cáncer de mama metastásico.

En un ensayo, se administró una dosis de 175 mg/m2 de Abraxane en perfusión durante 30

minutos a 43 pacientes con cáncer de mama metastásico. El segundo ensayo utilizó una dosis

de 300 mg/m2 en perfusión de 30 minutos en 63 pacientes con cáncer de mama metastásico.

Los ciclos se administraron a intervalos de 3 semanas. Las tasas de respuesta en todos los

pacientes fueron del 39,5 % (IC 95 %: 24,9 %-54,2 %) y 47,6 % (IC 95 %: 35,3 %-60,0 %),

respectivamente. La mediana del tiempo hasta la progresión de la enfermedad fue de 5,3

meses (175 mg/m2; IC 95 %: 4,6-6,2 meses) y 6,1 meses (300 mg/m2; IC 95 %: 4,2-9,8

meses).

Un ensayo multicéntrico, aleatorio y comparativo se realizó en pacientes con cáncer de mama

metastásico, que recibieron tratamiento cada 3 semanas con paclitaxel en monoterapia, bien

como paclitaxel con solventes a una dosis de 175 mg/m2 en perfusión de 3 horas con

premedicación para prevenir la hipersensibilidad (N = 225), o Abraxane 260 mg/m2 en

perfusión de 30 minutos sin premedicación (N = 229). El 64 % de los pacientes tenía un

estado funcional de 1 o 2 en la escala ECOG (por sus siglas en inglés, Eastern Cooperative

Oncology Group) al comienzo del ensayo; el 79 % tenía metástasis viscerales; y el 76 %

Page 30: TRABAJO FIN DE GRADO “NANOMEDICINAS PARA EL CÁNCER ...

28

presentaba > 3 localizaciones metastásicas. El 14 % de los pacientes no había recibido

quimioterapia previa, el 27 % había recibido quimioterapia sólo durante el tratamiento

adyuvante, el 40 % como tratamiento de la enfermedad metastásica y el 19 % como

tratamiento adyuvante y metastásico. El 59 % de los pacientes recibió el medicamento de

estudio como terapia en segunda línea o posteriores. El 77 % de los pacientes había recibido

tratamiento previo con antraciclinas.

Se evaluó la seguridad en 229 pacientes tratados con Abraxane en el ensayo clínico

controlado y aleatorio. La evaluación de la neurotoxicidad del paclitaxel se basó en la mejora

en un grado en pacientes que experimentaron neuropatía periférica grado 3 en cualquier

momento durante el tratamiento 64.

5. CONCLUSIONES

La terapia contra el cáncer de mama se encuentra mayoritariamente limitada a la radioterapia

y quimioterapia, técnicas altamente invasivas e incómodas para el paciente y que en muchos

casos conducen a la alteración de su salud integral.

Tabla 2. Resultados del ensayo multicéntrico, aleatorio y comparativo en mujeres con

cáncer de mama metastásico 65.

a Test de chi-cuadrado (χ2); b Test de rangos logarítmicos (log-rank)

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29

En este sentido, una de las herramientas principales con las que cuenta la medicina hoy en día

es el uso de nanomedicinas. Las revisiones estudiadas han demostrado que éstas permiten una

orientación selectiva hacia el tejido tumoral, son capaces de atravesar barreras biológicas para

liberar uno o múltiples agentes terapéuticos a nivel local y permiten alcanzar altas

concentraciones de los mismos a tiempos apropiados y en condiciones fisiológicas específicas

del área tumoral. Además solucionan problemas de solubilidad y estabilidad química de los

citostáticos, y mejoran la farmacocinética y disminuyen las resistencias ligadas a los fármacos

incluidos en los esquemas de quimioterapia contra el cáncer de mama.

Con todo ello, las nanomedicinas desarrolladas para el tratamiento del cáncer de mama han

conseguido una mayor tasa de respuesta, supervivencia y un tiempo más largo hasta la

progresión, además de conseguir disminuir los efectos adversos de la quimioterapia en

pacientes con cáncer de mama.

Si bien en la actualidad se ha logrado poner en marcha una amplia gama de estrategias para el

transporte específicos del fármaco antitumoral, la mayoría de los ensayos realizados hasta el

momento se refieren a experiencias in vitro e in vivo. Es el momento en que, con el aval que

ofrecen los interesantes resultados obtenidos, introducir estas estrategias en ensayos clínicos.

Por ello, el objetivo a largo plazo consiste en consolidar una medicina personalizada que

pueda tratar el cáncer aún antes de que este se manifieste como una amenaza a la vida del

paciente.

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30

ANEXOS

ANEXO A. Clasificación TNM para el cáncer de mama según la American Joint

Committee on Cancer 6

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31

Page 34: TRABAJO FIN DE GRADO “NANOMEDICINAS PARA EL CÁNCER ...

32

ANEXO B. Descripción gráfica de los diferentes tipos de nanomedicinas

Figura 1. Representación esquemática de un liposoma (izquierda) y una bicapa

lipídica (derecha) a base de moléculas anfifílicas 21.

Figura 2. Diferentes tipos de conjugados poliméricos: a) conjugado polímero-

proteína (anticuerpo), b) conjugado polímero-fármaco 23.

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33

Figura 3. Representación de una micela polimérica mostrando los diferentes

componentes 24.

Figura 4. Representación de nanocápsulas (izquierda) y nanoesferas

(derecha) 25.

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34

ANEXO C. Vectorización de nanomedicinas.

Figura 5. Sinopsis de las diferentes estrategias de vectorización: “targeting” pasivo

(izquierda), “targeting” activo (centro) y vectorización mediada por estímulos (derecha) 17.

Figura 6. Esquema del comportamiento de nanopartículas sensibles a reacciones redox,

diseñadas con un copolímero de tres bloques PEG-ss-PLA-ss-PLA-ss-PEG con enlaces

disulfuro, trastuzumab y ácido fólico para la liberación selectiva de doxorrubicina en

líneas tumorales del cáncer de mama 37.

Page 37: TRABAJO FIN DE GRADO “NANOMEDICINAS PARA EL CÁNCER ...

35

Figura 7. Esquema de nanocápsulas de paclitaxel y doxorrubicina diseñadas

con polímeros de PVA y PMMA. La vectorización hacía células tumorales SK-

BR-3 se consiguió a través de campos magnéticos y mediante el anticuerpo

monoclonal trastuzumab 41.

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36

ANEXO D. Nanomedicinas desarrolladas para el tratamiento del cáncer de mama:

Abraxane ®

Figura 8. Comparación de la formulación convencional de paclitaxel,

Taxol® y nanopartículas de albúmina de paclitaxel, Abraxane® 17.

Figura 9. Mecanismo de interacción de las nanopartículas de albumina con la

células tumorales de mama y liberación de paclitaxel desde el sistema

Abraxane ® 63.

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